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  该储罐由菏泽锅炉厂有限公司设计,是用来盛装生产用的液化石油气的容器。设计压力为1.77Mpa,温度在-19~52摄氏度范围内,设备空重约为2925Kg,体积为10立方米,属于中压容器。石油液化气为易燃易爆介质,且有毒,因此选材基本采用Q345R。此液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构,焊接接头是其最重要的连接结构,焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。

  储气罐是一个承受内压的钢制焊接能承受压力的容器。在规定的使用温度和对应的工作所承受的压力下,应保证安全可靠,罐体的基本结构部件应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。

  按几何形状不相同,有椭圆形封头,球形封头,蝶形封头,锥形封头和平盖等各种各样的形式。封头和简体组合在一起构成一台容器壳体的主要部分,也是最主要的受压元件之一。此储气罐选择的是椭圆形封头。

  从制造方法分,封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种。当封头直径较大,超出生产能力时,多采用分片成形方法制造,分片成形控制难度大,易出现不合格产品。对整体成形的封头尺寸、形状,虽然易控制但通常要有大型冲压模具的压力机或大型旋压设备,工艺设备庞大,制造成本高。

  从封头成形方式讲,有冷压成形、热压成形和旋压成形。对于壁厚较薄的封头,一般都会采用冷压成形。

  采用调质钢板制造的封头或封头瓣片,为不破坏钢板调质状态的力学性能,节省模具制造费用,往往采用多点冷压成形法制造。

  当封头厚度较大时,均采用热压成形法,即将封头坯料加热至900℃~1000℃。钢板在高温下冲压产生塑性变形而成形,此时对于有些材料(如正火态钢板),由于改变了原始状态的力学性能,为恢复和改善其力学性能,封头冲压成形后还要做正火、正火+回火或淬火+回火等相应的热处理。对于直径大且厚度薄的封头,采用旋压成形法制造是最经济最合理的选择。

  接管和法兰作用是连接或供人进入容器内部的,是容器的主要组成部分。接管与壳体间的焊接接头一般为角接接头或T形接头,但对于连接二者之间的焊缝,如果是壳体上开坡口时,则称为对接焊缝,壳体上不开坡口时称为角接焊缝。

  密封元件是两法兰之间保证容器内部介质不发生泄漏的关键元件。对于不同的工件条件要求有不同的密封结构及形式和不一样的材质及形式的垫片,在制造时对于密封垫材料和形式不得随意更改。

  10立方液化石油气储罐(10立方液化气储罐-10立方液化气残液罐-10立方石油液化气储罐)

  (1)本设备按照GB150-1998《钢制能承受压力的容器》进行制造,检测与验收,并接受《能承受压力的容器安全技术监察规程》的监督。

  (2)制造筒体、封头、人孔接管、用Q345R钢板符合GB6654-1996及第二次改造通知单的规定,人孔法兰盖用钢板正火状态供货。帯颈对焊法兰、接管用Q345R应符合JB4726-2000,壳体用Q345R钢板应逐张进行冲击试验,方法按照GB/T229的规定,三个试样的平均值不小于54J。

  (3)设备焊接PROC按照JB/T4709-2000,焊接工艺评定按照JB4708-2000.所有角接接头的焊接表面须打磨圆滑过渡。

  (4)设备中每条A、B类焊接接头应进行100%射线的规定,二级合格。所用D类焊剂接头、DN

  (5)设备应进行整体焊后消除应力热处理,热处理后不得在设备本体上进行施焊。

  (6)最终热处理后,对设备中A。B、D类焊接接头进行硬度检测,其硬度应小于等于200HB。检验测试数量按照每条A、D类焊接接头测一组,每条B

  (7)未注明角接接头焊脚高度均等于两相焊件中之较薄件的厚度,且须为连续焊。

  (8)设备制造完毕后进行水压试验。水压试验应力见技术方面的要求表。水压试验合格后应将积水排净吹干。

  (10)设备制造完毕后除锈涂铁红醇酸底漆一遍,再涂银粉醇酸清漆一遍,沿罐体水平中心线用红漆刷一道红带,宽度为150mm,在筒体两侧的重心处用红色油漆喷印重新标志,应在重心标志上方喷印LPG字样,重心标志的左侧喷应严禁烟火字样,右侧喷应禁止施焊的字样,标志、字样高度不小于200mm。

  (11)设备的油漆、包装、运输按照JB/T4711-2003《能承受压力的容器涂覆与运送包装》的规定。

  (13)不可滑动支座的连接采用一个螺母拧紧;活动支座用两个螺母,第一个螺母不拧紧,与支座的距离为1至3毫米,用第二个螺母锁紧。

  此液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构,焊接接头是其最重要的连接结构,焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。因此合理地制定焊接PROC非常必要。根据GB150-1998《钢制能承受压力的容器》对能承受压力的容器主要受压部位的焊接接头分为以下四类,结合实际工程的需要,分类如下:

  Q345R钢是屈服强度为340MPa级的能承受压力的容器专用板,它拥有非常良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(Q345R)钢,除抗拉强度、延伸率要求比Q345(Q345R)钢有所提高外,还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的能承受压力的容器专用钢板。

  Q345R钢的基体组织为铁素体+珠光体,是低合金高强钢中应用最广泛的钢,有很成熟的经验,屈服强度为294~343MPa,基本属于热轧的低合金钢,其综合性能、焊接性及加工工艺性能均优于普通碳素钏,且质量稳定,其使用温度在-40~452℃范刖内,Q345R钢作为低温能承受压力的容器时,为改善低温性能,可以在正火处理后使用。Q345R钢是在低碳钢的基础上加入了少量合金,其加工性能.与低碳钢相似,具备比较好的塑性和焊接性。由于加入了少量合金元素,其强度增加,淬硬倾向比低碳钢大,所以在较低温度下或刚性大、壁厚结构的焊接时,需要仔细考虑采取预热措施,预防冷裂纹的产生,本设计中板厚18mm,壁厚较薄,小于30mm,均不用预热焊后亦不必作消除应力处理。

  10立方液化石油气储罐(10立方液化气储罐-10立方液化气残液罐-10立方石油液化气储罐)

  液化石油气储罐材料Q345R,工作所承受的压力在1.77 MPa,属于第三类能承受压力的容器,工作时候的温度-19~52℃,设计温度52℃,腐蚀裕度2.0mm,焊接接头系数1.0,液压试验压力2.33MPa(卧放),全容积10m3,充装系数0.9,安全阀开启压力2.0MPa

  1)设备的施工应符合GB150-1998《钢制能承受压力的容器》,验收应接受《能承受压力的容器安全技术监督规程》中的

  3)焊接接头的形式及尺寸按图要求,角焊缝的焊脚高度为较薄件的厚度,法兰的焊接按相应的法兰标准规定,对接接头与角接接头需全焊透,接管焊缝成形表面均应圆滑过渡,不得有裂纹、咬边、及棱角.4)壳体钢板按GB6654-1996《能承受压力的容器钢板》及修改单中正火状态供货,且逐张进行超声检测,品质衡量准则应不低于JB/T4730. 3-2005中规定的II级,壳体的A类纵向焊接接头制备产品焊接试板,按《容规》第25条进行材料复验,坡口表明上进行IOO%磁粉检测,并符合JB4730. 4-2005中规定的I级

  7)壳体用钢板轧制,逐张进行-19℃夏比(V型缺口)冲击试验(横向),三个试样冲击平均值不能低于20J,允许其中一个试样冲击功小于平均值,但不小于14J

  9)支座简体与封头的焊接接头一定要采用全焊透连续焊,并进行磁粉检测,符合JB/T4730. 4-2005中I 级为合格

  10)设备压力试验合格后对全部焊缝按JB/T4730. 4-2005进行磁粉检测,符合I级为合格,复验焊缝II)热处理后,设备本体不得再行施焊

  由GB150-1998《钢制能承受压力的容器》规定,接管,人孔,凸缘补强圈等与壳体连接的接头。为D类焊缝。由此选择焊缝类型为D类焊缝。

  ②负载率和总的熔敷效率一般比送丝焊接方法低,当焊条消耗完毕或要换掉焊条时,焊接过程也暂时中断。

  ③并非整根焊条都可以充分的利用,焊钳中被夹持的部分必须丢弃,一般要浪费25~50mm长度的焊条。

  ①生产效率高。埋弧自动焊的生产率可比手工焊提高5~10倍。因为埋弧自动焊时焊丝上无药皮,焊丝可很长,并能连续送进而无需更换焊条。故可采用大电流焊接(比手工焊大6~8倍),电弧热量大,焊丝熔化快,熔深也大,焊接速度比手工焊快的多。板厚30毫米以下的自动焊可1不开坡口,而且焊接变形小。

  ③节约钢材和电能。钢板厚度一般在30毫米以下时,埋弧自动焊可不开坡口,这就非常大地节省了钢材,而且由于电弧被焊剂保护着,使电弧的热得到充分的利用,从而节省了电能。

  ④改善了劳动条件。除减少劳动量以外,由于自动焊看不到弧光,焊接过程中发出的气体量少,这对保护焊工眼睛和身体健康是有益的。埋弧自动焊的缺点是适应能力差,只能在水平位置焊接长直焊缝或大直径的环焊缝。

  综合考虑由于进行的是双面焊缝,手工电弧焊设备简单,操作便捷适合全位焊接的特点,因而内面采用手工电弧焊而外面采用加入熔深,提高生产率,采用埋弧焊。最终采用焊接方法为:手工电弧焊+埋弧焊。

  由于焊接厚度为18mm,因而需要开坡口,由于厚度比较厚,若开V型坡口的话,产生较大的开口,一方面会浪费较多的焊条,而且焊接费时间,若开U型坡口的话,能减小开口,而且U型坡口有利于焊剂的流入,同时能减小焊接应力,减少裂纹的产生。因而最终选择U型坡口,具体的坡口形式如下图所示:

  1)焊条的选择:焊条的选用主要考虑焊缝的使用性和施焊的工艺性,焊条选择的主要原则有以下几点。

  (l)根据被焊金属材料的类型,选择相应焊条种类的大类。如焊接母材是普通低合金钢时,选用结构钢类型的焊条。

  (2)根据被焊母材的性能,选用与其性能相同的焊条,或选用熔敷金属与母材化学成分类型相同的焊条,以保证母材性能与焊缝相同。

  2)焊丝的选择:药芯焊丝国内应用尚不普遍,活性焊丝大多数都用在气体保护焊,故选择实芯焊丝。常用的低合金埋弧焊实芯焊丝有以下三类:

  (l)低锰焊丝(如H08A):常配合高锰焊剂,用于低碳钢和强度较低的低合金钢焊接

  (2)中锰焊丝(如H08MnA,HIOMnSi):大多数都用在低合金钢焊接,并可配低

  说明:JQ.SJl01是氟碱型烧结焊剂,碱度约为1.8,灰色圆形颗粒,粒度为2.0~

  0.28mm(10~60日)。焊接时电弧燃烧稳定,脱渣容易,焊接成型美观,

  等),可焊接多种低合金结构钢,如船体、锅炉水力容器、管道等。可用于多层焊、双面单道焊、多丝焊及窄问隙埋弧焊。

  配合HIOMnSi等焊丝可焊接低碳钢和某些低合金钢(Q345R)结构。故选择

  根据焊接丁艺要求,选用焊条J507,并查常用焊丝焊剂表,选用焊丝HlOMnSi

  20mm范围内(以离坡口边缘的距离计算)的氧化物,油污,熔渣以及其他由害

  根据《过程装备制造与检测》表5-24得:由被焊工件的厚度选择焊条直径为5mm

  根据焊条直径查《过程装备制造与检测》表5-15,确定焊接电流为200-270A

  手工电弧焊,焊接电压选择为22-30V,其电压主要由电弧长度决定,电弧长则

  由J507焊条对应国标为E5015,即说明熔敷金属抗拉强度为50MPa,焊条适应

  工电弧焊一次最大熔深约为6~8mm当每层厚度约为焊条直径的0.8~1.2倍时,

  牛产效率高。由公式n=D/d(此处厚度用D表示)得焊接层数n=18/5=4层

  由《过程装备制造与检测》表5-11以及焊接电流为200-270A,选择电弧镜片号为11-12;碳弧气爆镜片为12-14

  22 接管.与封头,其中各种设计角度及尺寸来源于《过程设备设计》附表,表B3中

  由GB150-1998《钢制能承受压力的容器》规定,圆筒部分的纵向接头,球形封头与圆筒

  连接的环向接头,各类凸形封头中的所有焊接接头以及嵌入式接管,与壳体对接连接的接头均属A类焊接接头。因而确定为A类接头,

  由同标GB150-1998《钢制能承受压力的容器》规定,壳体部分的环向焊接接头,锥形封头与接管连接的接头等均属于B焊头,已经规定的除外。因而经确定筒节环向焊缝为

  1)热件入炉或出炉时的温度不允许超出400℃,但对厚度差较大、结构较为复杂、尺寸

  2)升温至400℃后,加热区升温速度不允许超出(5000/bs)℃/h,且不允许超出200℃

  6)炉温高于400℃时,加热区降温速度不允许超出(6500/8s)℃/l1,且不允许超出260℃/h,最小可为52℃/h。

  容器类别:第Ⅲ类能承受压力的容器设计压力:1.86Mpa 设计温度-19~52℃,介质:液化石油气材质:封头:Q345R 筒体:Q345R

  b、罐内残余液(气)体一定要进行置换、清洗,氧含量应在18~21% (体积比)之间。

  a、壳体:每块板测量5点、4个板角距板边各lOOmm处各测1 点,板中心测1点。

  疑部位,以及测厚时遇母材存在夹层部位,必要时UT检查确定。另外遇“壁厚增值”现象时,应给予足够重视,并查明原因。(3)无损检测:

  b、罐内对接焊缝应力集中部位,如丁字接头,三个方向各300mm 和上次检验有埋藏缺陷处进行UT检查,检查比例不小于焊缝总

  a、经MT发现裂纹时,打磨消除,且圆滑过渡,裂纹深度超标时,需朴焊应由用户委托有资格单位进行。

  经过检验,如存在严重腐蚀减薄应做强度校核,强度校核在GB150的基础上,同时参照原设计标准做。需做安全评定时由

  l,化工出版社,过程装备制造.与检测,邹广华、刘强、龙占云。2007年8月2,化工出版社,过程设备设计,郑竞洋、黄其伍、桑芝富。2007年6月

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